敦煌莫高窟231窟修复进行时：科技助力文化遗产保护与传承
初秋的敦煌，风和日丽，蓝天白云把大漠装扮得分外迷人。莫高窟 231 窟正在实施修复。敦煌研究院保护研究所副所长、文物保护技术服务中心主任赵林毅，带着科技日报记者，时而穿梭在脚手架之间，时而讲述莫高窟的壁画、彩塑以及崖体的病害情况及其保护工作。
甘肃省科技厅提供支持，将原有省级平台进行整合后组建的敦煌文物保护研究中心于近日在敦煌研究院揭牌。这一举措是甘肃省对国家领导人去年到莫高窟考察时所提出的一系列重要指示精神的落实，这些指示包括“文物保护主要依靠科技”“把莫高窟保护好，把敦煌文化传承好”“努力把研究院建设成为世界文化遗产保护的典范和敦煌学研究的高地”等。
记者在这里感受到了敦煌文化遗产保护研究弘扬事业的新气象，并且这种新气象是创新发展的。
从抢救性保护到与预防性保护并重
石窟壁画存在的主要问题有自然和人为因素引起的各类病害，以及材质本身导致的问题。比如颜料层会起甲、粉化、脱落，崖体和地仗结构会引发空鼓、开裂，水盐运移会导致地仗酥碱、疱疹，微生物会引起画面污染等。塑像除了表层彩绘会出现与壁画相似的问题之外，塑像结构体中的木骨架还会出现糟朽、断裂等情况。
游客频繁参观，这打破了洞窟原有的相对稳定的小环境，势必会对洞窟文物造成一定的影响。赵林毅表示。
莫高窟的文物保护，从一开始的抢救性保护，发展到如今与预防性保护同等重要。敦煌的人们一代又一代地接续着、付出着，他们像聚沙成塔一样积累着努力。然而，他们从未停止过“创新”的脚步。
从上世纪 70 年代末起，莫高窟文物保护开始借助新技术和新材料来加固石窟。对壁画彩塑的病害机理进行研究，还研究修复材料及工艺并实施修复工作。同时研究并应用计算机数字信息技术，以实现对珍贵壁画资料的高保真且永久的保存。进入 21 世纪后，敦煌研究院凭借更先进的理念以及广阔的国际视野，开展包括数字化存储等在内的管理工作。
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如今，物联网传感技术在不断发展且日益成熟。敦煌研究院将大数据、GIS 地理信息以及物联网等众多新兴科技进行结合，在石窟文物保护方面做到了与时俱进。
记者来到石窟监测中心，看到监测预警平台的大屏幕上，有 4 个洞窟亮起了预警灯。监测中心主任王小伟介绍说，莫高窟的内部和外部都已经部署了现代物联网技术监测设备，能够实时监测石窟外部的气象、风沙、水环境、噪音等情况，同时也能监测洞窟内部的温度、相对湿度、二氧化碳等情况。当天处于暑假高峰期。预警的 4 个洞窟内，人流达到了峰值。预警的 4 个洞窟内，二氧化碳指标也达到了峰值。因为这些情况，需要进行人流调峰。
现代物联网技术构建的监测预警体系是敦煌研究院进行预防性保护的重要手段之一。整套智慧化预警服务系统可对石窟文物和建筑场所进行实时且长久的安全监控，能及时察觉到风险因素，把安全问题预防在初始阶段，做到防患于未然。
赵林毅称，近些年来，敦煌研究院把洞窟的日常保养以及维护工作纳入了预防性保护的范畴。所开展的所有工作，都将以防为主、防治结合的预防性保护理念凸显了出来。借助科技手段，最大程度地遏制了各类病害的发生与发展，并且最大限度地延续了文化遗产的寿命。
现代先进科技手段和仪器发挥出越来越重要的作用
以往我们取样时，是用针尖轻轻地扎一下。针尖所点的取样量的粉末，估计大概只有几个毫克。然而，对于我们而言，这已经是相当多的了。
这是 X 射线荧光分析装置，能够在 10 秒内检测出试块颜料中的所有元素。这个差热分析仪具备分析壁画材质的能力。便携式设备使得实验室变得活跃起来，许多设备能够直接来到壁画前进行无损检测。除了上述仪器，还有激光共聚焦显微拉曼光谱仪，还有红外光谱仪，还有光学相干断层扫描系统……借助这些仪器，科研人员能够较快获取壁画的材质信息、结构信息、病害特征信息以及可能诱发病害的因素等信息。
现代科学技术不断发展，敦煌研究院在壁画保护方面的技术和方法也在持续创新。可移动的实验室把无损或微损技术运用到文物保护当中。未来，会有更多先进的科学仪器和设备在壁画保护的实践中发挥作用。
以前对于壁画的加固修复结果，没有一个特别清晰的量化指标来进行评价。例如，所使用的修复材料的粘度情况、玻璃化温度的数值、分子量的大小、pH 值的高低，以及材料的粘结性和渗透性等方面，都完全依赖于壁画修复师的经验。
国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心在壁画科学保护方面，重点开展以下工作：一是文化遗产价值发掘方法的研究；二是传统制作材料和工艺的科学化研究；三是多因素耦合的病害机理研究；四是基于传统材料的保护加固技术和装备的研发。同时，该中心突出在文物保护基本原则指导下，应用最有效科技手段进行保护过程，不断完善适用于壁画保护的科学程序。”赵林毅说。
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敦煌研究院形成了专用于壁画保护的仪器和装备。研发了一系列壁画保护关键技术，如起甲病害回贴技术、空鼓病害灌浆技术、酥碱病害脱盐加固技术等。还制定了针对壁画保护的过程质量控制方法和效果评价体系，并编制了相关标准。
敦煌研究院在风沙防治方面，形成了多种防治措施，包括防沙障阻沙、植物固沙、砾石压沙以及草方格治沙。同时，还建立了预防性保护体系，此体系涵盖了气象监测、微环境监测、本体监测、崖体监测、游客监测和安防监测。
保护技术向“一带一路”沿线国家推广
敦煌莫高窟、天水麦积山石窟、永靖炳灵寺石窟是世界文化遗产，瓜州榆林窟、敦煌西千佛洞、庆阳北石窟寺是全国重点文物保护单位，敦煌研究院是这些石窟的管理单位。敦煌研究院是全国乃至世界上最大的石窟寺保护科研机构，理应探索出一套完善的科学保护体系，以辐射和带动重要文物保护利用事业的发展。
敦煌研究院院长赵声良称，从 2019 年起，敦煌研究院不断增加投入。通过运用先进技术来强化文物保护研究工作。开展了 25 项省部级及以上课题，还新立项 5 项。其中“墓葬壁画原位保护关键技术研究”获得了国家重点研发计划项目。授权了 3 项文物保护技术专利，完成了 2 部技术标准。这些技术标准和专利的内容涵盖了墓葬壁画保护、石窟寺风险监测技术研发以及石窟寺加固技术等方面。这些课题、专利和标准的成功申报与实施，能够突破我国石窟和古代壁画保护技术中的某些瓶颈问题，并且能够全面提升石窟和古代壁画保护的科学性与精细化水平。
敦煌研究院持续进行科研平台建设。在国家文物局和科技部门的支持下，到 2018 年底，国内首个用于文物劣化机理研究的大型多场耦合实验室建成并开始运行。首次把仿真与模拟试验技术成功引入到文化遗产保护领域。
目前，敦煌研究院逐步形成了一种发展模式，这种模式集古代壁画保护基础研究、理论创新、技术与装备研发、合作交流、人才培养、成果推广与应用于一体。并且取得了众多创新型成果，有多项技术成果获得了国家和省部级的奖励。这些成果已被推广应用于甘肃等 10 余省（区）的 100 余项全国重点文物保护单位的保护工程中，取得了良好的社会效益，并且正在向“一带一路”沿线国家进行推广。
去年 8 月，习总书记针对石窟寺的保护、研究和弘扬提出了新的历史要求。敦煌研究院名誉院长樊锦诗，也就是“敦煌女儿”樊锦诗表示，石窟寺的文化遗产承载着国家和民族的精神血脉，这种承载要得以延续，需要薪火相传且代代守护，同时也需要与时俱进并推陈出新。
科技日报记者 王祝华 杜英
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